五馬水庫壩址區(qū)滲漏分析及工程措施

郝安民

（1.山西省臨汾市引沁入汾工程建設(shè)管理局 山西臨汾 041001;2.太原理工大學(xué) 山西太原 030024）

1 工程概況

五馬水庫工程位于山西省古縣洪安澗河南支舊縣河上。大壩為漿砌石重力壩，最大壩高45.1m，壩頂長238m，壩頂寬6m，總庫容542萬m3。大壩共分11個壩段，其中1～4為左岸擋水壩段，5、6為泄洪沖沙底孔壩段，7壩段為供水、發(fā)電取水壩段，8～11為右岸擋水壩段。泄流方式為壩身底孔泄流，設(shè)4.5m×4.5m泄洪沖沙底孔5孔。工程等別為Ⅳ等，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇，具有工業(yè)供水、發(fā)電、灌溉、防洪、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的功能，根據(jù)水庫分類標(biāo)準(zhǔn)屬小（1）型水庫。

2 壩址區(qū)滲漏分析

2.1 地形地貌及物理地質(zhì)現(xiàn)象

壩址區(qū)具山間河谷地貌，河流呈“S”型，壩址處河流方向為S62°W，縱坡為10‰，河谷寬260～350 m，主河槽寬32m，地表局部基巖裸露。兩岸大部分地段基巖裸露，左岸岸坡坡角35°～45°，右岸岸坡坡角25°～35°，在兩岸山頂和緩坡處有第四系上更新統(tǒng)低液限黏土層覆蓋，山頂與谷底相對高差56～104m，屬侵蝕-剝蝕低山區(qū)。

壩址區(qū)主要物理地質(zhì)現(xiàn)象為基巖風(fēng)化，據(jù)勘察資料，壩基全強風(fēng)化層厚度為3～6m，弱風(fēng)化層厚度為20～22m；左、右壩肩巖體全強風(fēng)化層厚度5～8m，弱風(fēng)化層厚度為10～29m。

2.2 滲漏分析

當(dāng)水庫蓄水至正常蓄水位相當(dāng)于壩高40.5m高程時，壩址區(qū)存在壩基滲漏、左岸及右岸繞壩滲漏問題。

1）壩基滲漏。大壩壩基為劉家溝組T1l-15巖組以下地層，巖性為細(xì)粒砂巖、粉砂巖、礫巖及泥巖，淺層發(fā)育多層泥化夾層，地層傾向下游偏右岸。壩基巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，破壞了巖體的完整性，存在壩基滲漏問題。滲漏的主要通道為砂巖、礫巖及粉砂巖層。經(jīng)估算，壩基滲漏量為248.7m3/d。

2）左岸山梁繞壩滲漏。大壩左岸為一單薄山梁，舌狀伸入谷底，呈單斜構(gòu)造，向下游偏右傾斜，由細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖及礫巖組成，大壩1、2、3壩段臺階狀布置于其較低處，泥巖層正常蓄水后，在滲漏嚴(yán)重的情況下，可泥化、軟化，對壩體穩(wěn)定不利。根據(jù)鉆孔壓水試驗成果，透水率最小為31.75Lu，最大為217.41Lu，在第7段（高程相對于壩高4.56～10.06m）,無回水無壓力，說明滲漏比較嚴(yán)重。地表在樁號0＋079處發(fā)育F1正斷層，自水庫庫區(qū)穿過左岸山梁鞍部伸向下游，距大壩左端105m，斷面走向 N35°～50°E，傾向 SE，傾角60°～71°，斷距10～15m，斷層破碎帶寬1.5～2.0 m，斷層影響帶寬5～7m，內(nèi)含礫巖和泥狀物，據(jù)鉆孔抽水試驗，斷層帶滲漏系數(shù)較大。左岸山體滲漏通道由砂巖、礫巖層和F1斷層破碎帶組成，對左岸山體滲漏量進行估算，估算結(jié)果為壩址區(qū)左岸繞壩滲漏量462.1m3/d，斷層F1滲漏量62m3/d，合計滲漏量為524.1m3/d。

3）右岸山梁繞壩滲漏。右岸地形為一較為厚實的山梁，壩軸線與山梁以110°～120°相交，由細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖及礫巖組成，邊坡傾向與巖層傾向相反，為反向坡，對邊坡穩(wěn)定有利。在山梁西側(cè)發(fā)育一沖溝，溝內(nèi)大部分基巖裸露，坡降達到1：0.8～1.2，在壩頂高程以下趨于平緩，但均低于水庫正常蓄水位，存在滲漏問題。在山梁西側(cè)沖溝上部與壩軸線方向距大壩右端46m處發(fā)育F2正斷層，該斷層自庫區(qū)沿右岸山梁伸向下游，斷面走向 N55°～60°E，傾向 SE，傾角65°～75°，斷層破碎帶寬2m，泥或鈣質(zhì)充填、半充填，據(jù)ZK09-7號鉆孔揭露，ZK09-7號鉆孔處該斷層在右壩肩深入壩基下106.5m，該斷層對右壩肩繞壩滲漏及壓縮變形會產(chǎn)生一定影響。右岸山梁地下水位遠(yuǎn)低于水庫正常蓄水位，水庫蓄水后，庫水會沿著砂巖、礫巖等脆性巖層裂隙向下游溝谷滲漏。對右岸山梁滲漏進行估算，滲漏量為331.7m3/d，斷層F2滲漏量為55.7m3/d，合計滲漏量為387.4m3/d。

3 工程措施

根據(jù)以上滲漏情況分析，對壩址區(qū)采取懸掛式帷幕灌漿。

3.1 壩基防滲處理

1）固結(jié)灌漿。壩基固結(jié)灌漿由垂直孔改為斜孔，沿水流方向共布置14排孔，帷幕灌漿上游4排灌漿深度10.0 m，下游10排孔灌漿深度6.0 m，1、2壩段固結(jié)灌漿孔深10.0～16.0 m。灌漿孔平面呈梅花形布設(shè)，間、排距由原初步設(shè)計的4.0 m調(diào)整為3.0 m。累計鉆孔和灌漿長度均為10298m。

2）帷幕灌漿。鑒于壩基巖體裂隙呈垂直狀，巖石可灌性較差，造成防滲帷幕的成幕性較差，故壩基帷幕灌漿孔距由3.0 m調(diào)整為2.0 m，灌漿軸線總長約248m（樁號幕0-010～幕0＋238），布置雙排灌漿孔，均采用斜孔灌漿，灌漿深度32～94.5m，累計灌漿長度9095m。

3.2 左、右岸山體防滲處理

左、右岸山體分別分布F1、F2斷層和多層泥巖夾層，為防止壩體繞壩滲漏，對左、右岸山體均采用帷幕灌漿進行防滲處理。

1）左岸山體帷幕灌漿：左岸帷幕灌漿（幕0-010～幕0-100）平面和壩基帷幕灌漿相接，沿壩軸線方向向山體順延，總長約90 m，單排布置，孔距2.0 m，斜孔灌漿，灌漿深度32～41m，累計灌漿長度約3516m。

2）右岸山體帷幕灌漿：右岸帷幕灌漿（幕0＋238～幕0＋320）平面和壩基帷幕灌漿相接，軸線基本垂直F2斷層布置，右側(cè)穿越F2斷層，總長約82m，布置及灌漿方式同大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿，灌漿深度32～41m，累計灌漿長度3718m。

4 施工工藝

4.1 技術(shù)參數(shù)

經(jīng)嚴(yán)格進行非生產(chǎn)性和生產(chǎn)性試驗，取得帷幕灌漿施工技術(shù)參數(shù)，并嚴(yán)格按照參數(shù)施工。帷幕灌漿施工技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 帷幕灌漿施工技術(shù)參數(shù)表

4.2 特殊情況處理

1）灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)左右岸未被壩體覆蓋的基巖，由于地質(zhì)構(gòu)造和爆破影響，裂隙較為發(fā)育，灌漿時有嚴(yán)重漏漿現(xiàn)象。既不能保證灌漿帷幕的寬度，也不能保證密實性。為此，對左右岸開挖后裸露基巖進行錨噴支護。具體措施為安裝Φ18錨桿，錨桿長1.8m間排距1.5m;Φ6鋼筋掛網(wǎng)，網(wǎng)格200 mm×200 mm;噴砼C25厚100 mm。這樣，既防止了漿液流失，保證了帷幕灌漿的質(zhì)量，又防止了基巖風(fēng)化，提高了岸坡穩(wěn)定性。

2）在Ⅰ序孔灌漿過程中，左岸靠近壩肩兩孔發(fā)生串漿，因不具備一泵一孔同時進行灌漿條件，于是將串漿孔塞住，灌漿結(jié)束后，再對串漿孔進行掃孔、沖洗，而后繼續(xù)鉆灌。

3）灌漿注入量大，灌漿難于結(jié)束時，選用低壓、濃漿、限流、限量、間歇灌漿的措施處理。在進行YS-25號孔第5段（57.20～62.20 m）灌漿時，由于灌漿過程注入量很大，而且在灌注過程中無回漿無壓力，在注灰量達到314.73kg/m時，對該孔段進行了20 min間歇，灌漿壓力有明顯提高，注入量有明顯降低。

5 結(jié)束語

通過對壩址區(qū)滲漏分析，提出了帷幕灌漿的措施，并在施工中針對特殊情況進行了合理處理。五馬水庫帷幕灌漿檢查孔壓水呂容值最小1.86Lu，最大2.62Lu，滿足設(shè)計不大于5Lu的要求，而且在取出的巖芯上均有明顯的水泥結(jié)石；根據(jù)灌漿成果資料統(tǒng)計，各次序孔的單位水泥注入量從大到小，Ⅰ序孔單位水泥注入量365.56kg/m，Ⅱ序孔單位水泥注入量275.97kg/m，Ⅲ序孔單位水泥注入量166.01kg/m，單位水泥注入量逐級明顯下降，符合帷幕灌漿規(guī)律。